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第一篇　概论3

1　分子生药学概论3

1.1　分子生药学的形成、现状和进展3

1.1.1 生药学的历史回顾3

1.1.2　我国生药学研究的现状与问题11

1.1.3　分子生药学的研究进展16

1.2　分子生药学的概念、理论基础和研究内容20

1.2.1 分子生药学的研究对象21

1.2.2　分子生药学的研究内容21

1.2.3 分子生药学的研究方法23

1.3　分子生药学与相关学科的关系27

1.4　分子生药学研究展望29

1.4.1 药用动植物遗传多样性的分子检测与分子系统学研究29

1.4.2 药用动植物重要性状的分子标记及其开发利用研究30

1.4.3 生药作用机理研究与阐明32

1.4.4　分子生药学研究方法的发展与完善32

第二篇　分子生药学研究方法及其基本技术37

2　植物DNA方法与技术37

2.1　植物DNA的分离37

2.1.1 基因组DNA的分离37

2.1.2 叶绿体DNA的分离40

2.2 植物DNA的分析鉴定43

2.2.1 RFLP分析43

2.2.2 PCR技术46

2.2.3　RAPD分析技术53

2.2.4　AFLP技术56

2.2.5 简单重复序列间区标记技术62

2.2.6 SNP技术65

2.3　植物DNA的克隆及文库构建68

2.3.1　DNA分子的酶切与连接68

2.3.2　基因组文库的构建74

2.3.3　克隆鉴定-DNA序列测定78

3　植物RNA方法和技术86

3.1　植物RNA的分离87

3.1.1 总RNA的分离87

3.1.2　mRNA的分离90

3.2　植物RNA的分析91

3.2.1 cDNA文库的构建91

3.2.2　mRNA差别显示技术96

4　植物基因表达和调控的研究技术——分子杂交103

4.1　导论103

4.2　核酸分子杂交104

4.2.1　概述104

4.2.2　Southern杂交143

4.2.3　Northern杂交147

4.2.4　核酸原位杂交150

4.3　Western杂交150

4.3.1　Western杂交的原理151

4.3.2　Western杂交的实验程序151

4.3.3　Western杂交实验设计155

5　基因芯片技术156

5.1　导论156

5.2　基因芯片的概念157

5.3　基因芯片的制备157

5.3.1　原位光蚀刻合成157

5.3.2　原位喷印合成158

5.3.3　点样法158

5.3.4　直接点样法和原位合成的特点158

5.4　基因芯片的检测159

5.5　表达谱基因芯片研究步骤159

5.5.1　表达谱基因芯片原理159

5.5.2　基因芯片设计160

5.6　cDNA表达谱芯片实验步骤161

5.6.1　荧光探针的制备161

5.6.2 芯片杂交162

5.6.3　数据分析163

6　植物遗传转化技术165

6.1　导论165

6.2　转化受体系统的建立166

6.3　基因转化系统的建立167

6.3.1　载体转化系统168

6.3.2　DNA直接导入转化系统170

6.3.3　种质转化系统172

6.4　根癌农杆菌Ti质粒介导遗传转化技术173

6.4.1　根癌农杆菌的致病机理174

6.4.2　Ti质粒转化载体系统的构建175

6.4.3 常用的标记基因176

6.4.4　转化方法与程序177

6.4.5　根癌农杆菌Ti质粒转化系统的特点179

6.5　基因枪介导遗传转化180

6.5.1　基因枪技术的原理180

6.5.2　基因枪介导遗传转化的方法和操作步骤181

6.5.3　基因枪介导遗传转化的特点181

7　药用化学成分生物转化方法及技术183

7.1　转化体系的建立及培养183

7.1.1　植物转化体系183

7.1.2　微生物转化体系184

7.2　底物的添加184

7.3　转化体系的筛选—预试验184

7.3.1　空白培养液对照组185

7.3.2　空白底物对照组185

7.3.3　生物转化组185

7.4　制备（scale-up）生物转化及产物的提取、分离及鉴定185

7.5　不同影响因子及反应动态的考察185

8　反应器技术186

8.1　概述186

8.2　反应器的选择186

8.2.1　反应器的分类186

8.2.2　反应器的体积计算187

8.2.3　培养介质的流变学特性188

8.2.4　反应器内的多相流动形态及培养液性质189

8.2.5　反应器内的质量传递190

8.2.6　反应器内的热量传递191

8.2.7　反应器内的剪切应力192

8.2.8　反应器的流动模型193

8.2.9　反应器过程参数的检测与控制195

9　与分子生药学相关的Internet应用199

9.1　Internet简介199

9.1.1 Internet的发展与现状199

9.1.2 Internet应用中的一些基本概念200

9.1.3 Internet接入方式201

9.1.4 Internet上常见的资源形式及其使用简介202

9.2　Internet上的搜索引擎204

9.2.1 搜索引擎的概念205

9.2.2　搜索引擎的查询技巧205

9.2.3　查询策略206

9.3　Internet上与分子生药学相关的常用数据库206

9.3.1　核酸相关数据库207

9.3.2　蛋白质相关数据库211

9.3.3　文献检索数据库214

9.4　Internet上分子生物学相关软件219

9.5　Internet上的学术交流220

9.6　Internet上学术期刊与杂志220

9.7　Internet上学术会议信息检索220

9.8 Internet上的图书馆221

9.9　Internet上实验试剂与仪器信息221

9.10　生物信息学221

9.11 网格（grid）222

9.12　正确对待Internet223

10　与分子生药学相关的专利申请225

10.1　涉及遗传工程的发明专利申请225

10.1.1　基因226

10.1.2　载体或重组载体227

10.1.3　转化体228

10.1.4 多肽或蛋白质229

10.1.5　融合细胞229

10.1.6　单克隆抗体230

10.2　涉及微生物的发明专利申请230

10.2.1　说明书的撰写230

10.2.2　权利要求书的撰写231

10.3　涉及组织培养的发明专利申请231

10.3.1　说明书的撰写231

10.3.2　权利要求书的撰写231

10.4　生物材料的保藏232

第三篇　分子生药学的研究领域237

11　药用植物的分子系统学研究237

11.1　药用植物系统学的研究概况237

11.1.1　分类系统之演变237

11.1.2　研究方法之演变239

11.2　药用植物分子系统学研究的内涵和意义241

11.2.1 药用植物分子系统学研究的内涵242

11.2.2 药用植物的分子系统学研究在生药学中的意义242

11.3　药用植物分子系统学研究的理论基础、方法和进展244

11.3.1 系统学中相关的理论——有关物种的形成、分布和定义中的一些问题244

11.3.2 系统学中相关的理论——分支系统学251

11.3.3 系统学中相关的理论——特征定义及其应用254

11.3.4　分子生物学理论、方法和进展256

11.4　研究实例273

11.4.1　栝楼属的分子系统生物学研究273

11.4.2 国产姜黄属药用植物RAPD分析与分类鉴定279

11.5　存在的问题与展望282

12　药用植物种质资源分子生物学研究292

12.1　种质资源重要性及其在生药学研究中的地位292

12.1.1　种质资源概念292

12.1.2　种质资源的研究内容292

12.1.3 药用植物种质资源研究概况293

12.1.4 药用植物种质资源研究的重要意义295

12.2　药用植物种质资源分子生物学研究现状298

12.2.1　种质资源鉴定298

12.2.2　遗传多样性研究298

12.2.3　种质保存研究298

12.2.4　种质创新研究299

12.3　DNA指纹技术在药用植物种质资源研究中的应用299

12.3.1　DNA指纹技术概念299

12.3.2　DNA指纹技术原理300

12.3.3　DNA指纹技术发展历程300

12.3.4　DNA指纹技术在药用植物种质资源研究中的应用304

12.3.5　DNA指纹技术在药用植物种质资源研究中的应用展望308

12.4　序列分析技术在药用植物种质资源研究中的应用309

12.4.1　研究概况309

12.4.2　核糖体（nrDNA）序列分析310

12.5　重要性状基因的定位、分离和克隆技术310

12.5.1 目的基因的定位310

12.5.2 目的基因分离或克隆方法311

12.6　种质创新相关分子生物学技术312

12.6.1　种质创新方法简介312

12.6.2　遗传转化创造新种质——以农杆菌介导转化技术为例312

12.7　研究实例——人参种质资源分子生物学研究313

12.7.1　人参种质资源研究已取得成就313

12.7.2 DNA指纹技术在人参种质资源研究315

12.7.3 园参及野山参DNA指纹研究317

12.7.4　人参种质资源研究亟待引进新方法、新手段326

12.8　存在的问题与展望326

13　生药鉴定的分子标记研究340

13.1　生药鉴定学的研究概况340

13.1.1　传统生药鉴定研究的现状及问题340

13.1.2　分子生物学发展与生药鉴定技术创新343

13.2　生药DNA分子标记鉴定的基本原理与方法344

13.2.1　基本原理344

13.2.2　DNA分子遗传标记技术的发展过程344

13.2.3　DNA分子遗传标记技术的分类345

13.3　常用分子标记技术在生药分子鉴定中的应用346

13.3.1　DNA测序技术346

13.3.2　三内切酶扩增的限制性片段长度多态性347

13.3.3　SCAR序列特异扩增区技术347

13.3.4 高特异性PCR技术348

13.3.5 等位基因特异PCR技术349

13.3.6 多重PCR技术350

13.3.7 简单序列重复标记技术351

13.3.8 简单重复序列间区标记技术352

13.3.9　SNP标记技术353

13.3.10　基因芯片技术354

13.3.11 DNA生物条形编码355

13.4　研究实例—乌梢蛇及其混淆品高特异性PCR的鉴别356

13.5　存在的问题与展望361

14　道地药材的分子生药学研究369

14.1　道地药材的概念及特征369

14.1.1　道地药材形成的沿革369

14.1.2　道地药材概念的内涵370

14.1.3　道地药材的属性特征370

14.2　道地药材的主要研究领域372

14.2.1　文献研究372

14.2.2　质量评价373

14.2.3　遗传背景分析373

14.2.4　生态学研究374

14.2.5　栽培种植375

14.3　道地药材形成的生物学探讨及模式假说376

14.3.1　道地药材的生物学内涵376

14.3.2　道地药材形成中的生物学原理376

14.3.3　道地药材研究的生物学问题和方法377

14.3.4　道地药材形成的模式假说379

14.4　道地药材形成的分子机理研究及道地药材的分子鉴别381

14.4.1　道地药材形成的分子机理研究381

14.4.2　道地药材的分子鉴别383

14.5　研究实例——苍术遗传结构及其对道地药材形成的影响的分析383

14.6　存在的问题与展望388

15　珍稀濒危中药资源的遗传多样性分析和保护策略399

15.1　珍稀濒危中药资源的现状399

15.2　物种濒危与保护等级划分标准概况400

15.2.1　物种濒危等级划分标准概况400

15.2.2　物种保护等级划分标准概况405

15.2.3　物种濒危与保护等级之间的关系405

15.2.4 药用植物濒危与保护等级划分现状405

15.2.5 药用植物濒危与保护等级划分标准的探讨407

15.3　珍稀濒危中药资源遗传多样性研究的理论基础411

15.3.1 遗传多样性的概念和内涵411

15.3.2　遗传多样性的测度412

15.3.3　遗传距离的概念412

15.3.4　优先保护种群的确立原则413

15.3.5　基因流在濒危植物保护中的作用415

15.4　珍稀濒危中药资源遗传多样性的研究方法416

15.4.1　遗传多样性的取样策略416

15.4.2　遗传多样性检测方法417

15.4.3　遗传多样性分析方法420

15.5　珍稀濒危中药资源保护策略研究423

15.5.1　相关国际公约及协议423

15.5.2　保护方法425

15.6　研究实例——肉苁蓉的遗传多样性研究427

15.7　存在的问题与展望431

16　药用植物的抗性基因工程研究437

16.1　植物抗性及抗性基因工程概述437

16.1.1　植物抗性的概念438

16.1.2　植物产生抗性的机制438

16.1.3　人类对植物抗性的应用441

16.1.4　抗性基因工程的研究和应用进展442

16.2　植物抗逆基因工程原理及研究进展444

16.2.1　植物产生逆境应答的分子机制444

16.2.2　植物抗逆基因工程的策略446

16.2.3　植物抗逆基因工程的展望451

16.3　植物抗虫基因工程原理及研究进展451

16.3.1　植物抗虫基因工程所采取的策略452

16.3.2　抗虫基因工程的应用现状455

16.3.3 抗虫基因工程研究和应用中存在的问题及其对策456

16.4　抗病毒基因工程的原理与研究进展456

16.4.1　植物病毒病的机制及其防治方法456

16.4.2　抗病毒基因工程的机制458

16.4.3　抗病毒基因工程的策略459

16.4.4　抗病毒基因工程的展望462

16.5　其他抗性基因工程的原理及研究进展463

16.5.1　抗除草剂基因工程463

16.5.2　抗真菌基因工程464

16.5.3　抗细菌基因工程465

16.5.4　抗线虫基因工程465

16.6　植物抗性基因工程安全性问题的研究进展466

16.6.1　环境安全性466

16.6.2　食品安全性468

16.6.3　转基因植物安全性评价研究468

16.6.4　各国政府、民间组织等对待转基因植物安全性评价的态度471

16.7　药用植物的抗性基因工程研究进展472

16.7.1 药用植物模式基因工程研究472

16.7.2　药用植物抗性基因工程研究473

16.8　研究实例474

16.8.1　地黄的抗烟草花叶病毒和黄瓜花叶病毒的基因工程研究474

16.8.2　无选择标记基因转基因烟草的研究478

16.9　存在的问题与展望484

17　药用化学成分的生物转化及分子机理研究502

17.1　概述502

17.1.1 药用化学成分的结构改造502

17.1.2　药物代谢的研究503

17.1.3 阐明抑真菌药物的耐药机制504

17.1.4　次生代谢产物生源途径的研究504

17.2　生物转化体系505

17.2.1　微生物及其酶制剂505

17.2.2　植物细胞或组织器官培养物506

17.2.3　海洋藻类508

17.2.4 昆虫的幼虫508

17.3　研究概况509

17.3.1 甾体化合物的生物转化509

17.3.2 萜类化合物的生物转化513

17.3.3　酚类化合物的生物转化517

17.3.4　生物碱类化合物的生物转化517

17.4　生物转化反应中的酶及其基因工程523

17.4.1 生物转化反应中的酶523

17.4.2 生物转化酶的基因工程研究526

17.5　组合生物合成528

17.6　影响生物转化的因素528

17.6.1　底物加入时期529

17.6.2　底物加入方式及加入量529

17.6.3　转化时间529

17.6.4　酶诱导剂或酶抑制剂529

17.6.5　β-环糊精530

17.6.6　培养基及培养条件531

17.6.7　底物的结构531

17.7　研究实例532

17.7.1 银杏悬浮培养细胞对紫杉烷类化合物Sinenxan A的生物转化532

17.7.2　银杏悬浮培养细胞对紫杉烷类化合物Sinenxans及其衍生物的高度位置和立体选择性羟基化545

17.8　存在的问题及展望554

18　药用植物有效成分生物合成分子机理与调控的研究568

18.1　药用植物有效成分生物合成分子机理与调控的研究概况568

18.2　药用植物有效成分生物合成分子机理与调控研究的意义569

1 8.3 药用植物有效成分生物合成分子机理与调控研究的基本理论和基本方法570

18.3.1 药用植物有效成分生物合成途径的研究570

18.3.2　参与药用植物有效成分生物合成相关酶的提取、分离、纯化及性质分析572

18.3.3 药用植物有效成分生物合成相关基因的克隆、分离及表达特性的研究578

18.3.4 药用植物有效成分生物合成人工调控的研究587

18.4　药用植物有效成分基因调控的研究进展593

18.4.1 萜类基因调控的研究进展593

18.4.2　生物碱基因调控的研究进展599

18.4.3　黄酮类基因调控的研究进展601

18.5　存在的问题与展望602

19　药用植物细胞、组织和转基因器官培养与活性成分生产612

19.1　药用植物转基因器官培养生产天然活性成分612

19.1.1 药用植物转基因组织和器官培养的基本概述612

19.1.2 药用植物冠瘿瘤组织培养生产活性成分618

19.1.3　植物毛状根培养生产活性成分622

19.1.4　毛状根与冠瘿组织的共培养生产活性成分626

19.1.5　直接转导法培养生产活性成分626

19.2　药用植物组织培养生产天然活性成分626

19.2.1 药用植物组织培养的基本概述626

19.2.2 药用植物组织培养的常用方法629

19.3　药用植物细胞组织培养的工业化640

19.3.1　植物细胞培养用的反应器641

19.3.2　生物反应器的操作策略643

19.4　研究实例644

19.4.1　基因工程生产活性化合物644

19.4.2　栝楼植物的毛状根培养及其天花粉蛋白的产生646

19.4.3　人参细胞悬浮培养及工业化生产649

19.4.4　人参再生根和毛状根的工业化培养654

19.5　存在的问题与展望666

索引673